ШТУЧНА ЕКОСИСТЕМА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПИ, ФАКТОРИ, ПРИКЛАДИ - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025

Штучна екосистема є той , чиїм биотическими компонентами були визначені людьми для певних цілей, таких як сільськогосподарське виробництво. Вони потребують утримання в контрольованих екологічних умовах.

Термін екосистема, або екологічна система, позначає природну, напівприродну або штучну одиницю, що включає всі живі істоти або біотичні фактори в даній місцевості, які взаємодіють з фізичними та хімічними компонентами її середовища, або абіотичні фактори.

Джерело: pixabay.com

Для екосистем характерно наявність певного різноманіття біотичних факторів або біорізноманіття, а також їх власних моделей потоку енергії та поживних речовин у межах біотичних та абіотичних факторів та між ними. Їх можна класифікувати як природні, напівприродні та штучні.

На відміну від штучних, природні екосистеми - це ті, які не були сприйняті людиною помітно. Напівприродні екосистеми - це ті, що зберігають значну частину свого первісного біорізноманіття, незважаючи на те, що людину значно змінили.

характеристики

Штучні екосистеми мають найрізноманітніші характеристики, які залежать від мети, для якої вони були розроблені. Загалом вони поділяють наступне:

- Вони мають менший рівень біорізноманіття, ніж природні та напівприродні екосистеми. У його біотичному компоненті сильно переважають чужорідні види, або екзотика, впроваджені людиною. Вони представляють спрощені харчові ланцюги. Генетичне різноманіття дуже низьке навіть у інтродукованих видів.

- З точки зору потреб людини, вони більш продуктивні, або простіші у використанні, ніж природні екосистеми. Тому вони дозволили величезне зростання світового людського населення.

- Вони вразливі до деградації та піддаються нападу шкідників, втрачаючи корисність для людини, через відсутність біорізноманіття та саморегулюючих механізмів, характерних для природних екосистем. Переробка поживних речовин дуже обмежена.

- Вони залежать від втручання людини для своєї наполегливості. Якщо їх покинути, вони прагнуть, в процесі, який називається екологічною спадкоємністю, прогресивно повертатися до стану природних екосистем.

Залежно від ступеня втручання людини та наявних колонізуючих видів, цей останній процес дозволяє відновити частину первісної складності та біорізноманіття.

Біотичні фактори

У штучних екосистемах рослини і тварини складаються в основному з тих видів, які бажають бути присутніми людиною. Вихідні види з району видаляються для того, щоб створити простір для бажаного виду або для того, щоб останні виграли монополістично від наявних абіотичних факторів.

У штучних екосистемах місцевими або інтродукованими видами, які полюють на бажаний вид або конкурують з ними за абіотичними факторами, вважаються шкідниками з метою їх усунення або, принаймні, систематичного контролю.

У штучних екосистемах людина переносить присутність тих рідних чи інтродукованих видів, які не впливають негативно на бажаний вид. Що стосується певних місцевих або інтродукованих видів, які приносять користь бажаному виду, наприклад, діючи як біоконтролери шкідників, їх наявність іноді сприяє.

Люди є найбільш визначальним біотичним фактором штучних екосистем, відповідальним за їх створення та підтримку, а також за траєкторію, за якою вони слідують. Наприклад, штучна екосистема, наприклад поле сільськогосподарських культур, може бути перетворена людиною в інший тип штучної екосистеми, наприклад у міський парк.

Абіотичні фактори

Абіотичні фактори, такі як клімат і ґрунти розгалужених штучних екосистем, як правило, такі ж, як і природні екосистеми, які передували їм у зоні, яку вони займають.

Серед абіотичних факторів цілком людського походження - добрива, пестициди, хімічні забруднювачі, тепло, що утворюється за рахунок споживання електроенергії та викопного палива, шум, пластикове сміття, світло забруднення та радіоактивні відходи. Приклади останнього є катастрофами на Чорнобильській та Фукусімі.

Рідкісний тип штучної екосистеми складається із закритих екологічних систем, таких як космічні капсули, які є екосистемами, в яких обмін матеріалами ззовні не допускається. Ці екосистеми, як правило, невеликі за розміром і призначені для експериментальних цілей.

У закритих екологічних системах експериментатор визначає абіотичні фактори. Якщо метою є підтримка життєдіяльності людини чи тварин, відходи, такі як вуглекислий газ, або кал та сеча, є абіотичними факторами, які повинні за участю автотрофного організму перетворюватися на кисень, воду та їжу.

Типи та реальні приклади

Штучні екосистеми можна класифікувати багатьма способами. Найпоширеніша класифікація поділяє їх на наземні та водні. Однак також можна розділити їх на міські, приміські та позаміські, або відкриті та закриті.

Звичайно, можна також комбінувати ці класифікації для досягнення точних характеристик. Так, наприклад, існувала б відкрита міська наземна штучна екосистема або закрита водна позаміська штучна екосистема.

Штучні наземні екосистеми

Вони дуже поширені, оскільки людина - це наземні організми. Найбільшу площу займають агроекосистеми, серед яких сільськогосподарські та тваринницькі ферми.

Важливість агроекосистем настільки велика, що в межах екології існує піддисципліна, яка називається агроекологія, яка вивчає взаємозв'язок культурних рослин та домашніх тварин із неживим середовищем.

Громадські та приватні парки та сади також важливі. З їх потребою в постійному догляді, наприклад, видалення так званих бур’янів, парків і садів, демонструється нездатність саморегуляції та самозбереження, характерних для штучних екосистем.

Міста також є штучними екосистемами, у вибухонебезпечній експансії, часто за рахунок агроекосистем.

Іншими прикладами штучних наземних екосистем є лісові насадження для виробництва деревини та м’якоті для паперу, свинарства та птахофабрики, теплиці для виробництва овочів, бобових та квітів, зоопарки, поля для гольфу, та тераріуми для розведення амфібій та членистоногих рептилій.

Штучні водні екосистеми

Ми всі чули про акваріуми, рисові риби, зрошувальні канали, річкові канали, гідропоніку, водойми, ставки для аквакультури риб та креветок, міські та сільськогосподарські ставки, плаваючі клітки для аквакультури морської риби та окислювальні ставки для договору стічних вод. Це приклади штучних водних екосистем.

Зміни гідросфери або частини планети, зайнятої океанами, озерами, річками та іншими водоймами, щоб навмисно чи випадково створити штучні екосистеми, мають велике екологічне та економічне значення.

Наша залежність від водойм та водних рослин та тварин, а також їх екологічних функцій є критично важливими для нашого виживання. Гідросфера є домом для дуже багатого біорізноманіття, забезпечує їжею, киснем атмосферу та служить для відпочинку та туризму.

Забруднення моря та річок пластиками та безмежністю всіх видів створює справжні штучні екосистеми із значно зменшеним біорізноманіттям, як, наприклад, великий острів сміття в Тихому океані, який вже втричі перевищує розмір Франції. За оцінками, до 2050 року в океанах планети буде більше пластику, ніж у риби.

Закриті штучні екосистеми

Планету Землю в цілому можна вважати замкнутою екологічною системою, яку називають екосферою. Завдяки сильній та зростаючій людській зміні, яка, крім усього іншого, спричиняє ненормальні зміни клімату та призведе до втрати мільйонів видів, екосфера може стати закритою штучною екологічною системою.

Люди створили закриті екологічні системи для експериментальних цілей. Окрім капсул та космічних лабораторій, до них належать проекти, розроблені в проектах (Biosphere 2, MELiSSA, та BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) з метою експериментувати з підтримкою життя в умовах екологічної ізоляції. .

У дуже малих масштабах тераріуми та акваріуми можна використовувати для створення закритих штучних екосистем, де розміщуються рослини та тварини. Закритий контейнер або пляшка, що містять їжу або напої, забруднені мікроорганізмами, також є прикладами закритих штучних екосистем.

Відповідність майбутньому земного життя

Коли вони займають великі території, особливо в тропічних регіонах, багатих біологічними ендемізмами, штучні екосистеми спричиняють велику втрату біорізноманіття. Ця проблема ілюструється бумом на плантаціях африканських пальм в Індонезії та вирощуванням сої та худоби в Амазонії.

Зростання людської популяції вимагає постійного розширення штучних екосистем за рахунок природного світу.

Частково це розширення можна було б зменшити за рахунок підвищення продуктивності ефективних існуючих штучних екосистем та шляхом зміни звичок споживання (наприклад, вживання в їжу менше м'ясних продуктів) для зменшення слідів людини.

Штучним екосистемам бракує можливостей для саморегуляції. Це стосувалося б і екосфери, якби вона стала гігантською штучною екосистемою з катастрофічними наслідками не лише в плані вимирання мільйонів видів, але й для самого виживання людини.

Стале використання, тобто використання природних ресурсів зі швидкістю, меншою від їх можливостей для оновлення, передбачає зробити все можливе для збереження якомога більшої кількості унікальних природних екосистем, а також для того, щоб штучні екосистеми зберігали деякі характеристики доброякісні умови напівприродних екосистем.

Список літератури

1. Чапін, Ф.С. III, Матсон, Пенсільванія, Вітушек, П.М. Принципи екології наземних екосистем. Спрінгер, Нью-Йорк.
2. Кліффорд, К., Геффернан, Дж. 2018. Штучні водні екосистеми. Вода, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Фулже, Н., Поугхон, Л., Рішалет, Дж., Лассер, C. 1999. Мелісса: глобальна стратегія управління штучною екосистемою за допомогою моделей перших принципів відсіків. Успіхи космічних досліджень, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, ред. 2009. Екосистема екології. Elsevier, Амстердам.
5. Корнер, С., Арнон, Дж. Іл. 1992. Відповіді на підвищений вуглекислий газ у штучних тропічних екосистемах. Наука, 257, 1672-1675.
6. Моллес, М. 2013. Екологія: поняття та застосування. McGraw-Hill, Нью-Йорк.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Закриті екологічні системи, підтримка життєдіяльності в космосі та біосфери. В: Ван, Л.К., ред. Довідник з екологічної інженерії, Том 10: Біотехнологія навколишнього середовища. Humana Press, Нью-Йорк.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Штучна продуктивна екосистема, заснована на асоціації риб / бактерій / рослин. 2. Продуктивність. Сільське господарство, екосистеми та довкілля, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF та 15 364 вчених з 184 країн. Попередження світових вчених людству: друге повідомлення. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Штучна екосистема: виникаюча динаміка та реальні властивості. Штучне життя, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Концепції біорізноманіття та міські екосистеми. Ландшафт та містобудування, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Вибір штучної екосистеми. Праці Національної академії наук США, 97, 9110–9114.